DE2620657A1

DE2620657A1 - Bauelement in form eines magnetoresistiven wandlers

Info

Publication number: DE2620657A1
Application number: DE19762620657
Authority: DE
Inventors: Nickolas Joseph Mazzeo; David Allen Thompson
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-05-11
Publication date: 1977-02-10
Also published as: GB1520084A; JPS5836744B2; US4097802A; JPS526513A

Description

Böblingen, den 6. Mai 1976

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 973 038

Bauelement in Form eines magnetoresistiven Wandlers

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 hervorgeht.

Im USA-Patent 3 432 837 wird ein Magnetkopf beschrieben, dessen Eisenweg eine relativ hohe Permeabilität besitzt. Zwischen dem Magnetkopf und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium befindet sich eine Magnetschicht mit sehr viel geringerer Permeabilität als es im Eisenweg des Magnetkopfes der Fall ist. Der Zweck dieser dünnen Zwischenschicht besteht darin, das Signal-Rauschverhältnis zu verbessern und den Magnetkopf gegen Abnützung zu schützen, wobei darüberhinaus das Magnetfeld zwischen dem magnetischen Aufzeichnungsmedium und dem Magnetkopf ein weiteres magnetisierbares Medium vorfindet. Das Signal-Rauschverhältnis wird dabei dadurch verbessert, daß die dünne Zwischenschicht eine größere Annäherung des Magnetkopfes an das der Abnutzung unterliegende magnetische Aufzeichnungsmedium gestattet. Hierbei besteht die dünne Zwischenschicht aus einem Material wie Ni-Fe, Co-Ni, und Fe. Der Zweck der dünnen Zwischenschicht besteht darin, das Magnetfeld mit dem Magnetkopf zu koppeln und nicht das Magnetfeld vom Magnetkopf abzuschirmen.

In der Veröffentlichung "IEEE-Transactions on Magnetics", Band MAG-3 Nr. 2, Juni 1967, Seiten 96-100, ist ein Magnetkopf beschrieben, der aus getrennten Magnetkernen, einer Bandwicklung und einer Abtastwicklung besteht, die jeweils dazu dienen, die Magnet-

609886/0724

26206b?

kerne wahlweise aktivieren zu können, wobei immer nur einer wirksam ist.

Im¹¹IBM Technical Disclosure Bulletin", Band 17, Nr. 10, März 1975, Seiten 3173-3174 ist ein Abtastmechanismus für ein magnetoresistives Bauelement beschrieben, das die Abtastung im Ansprechen auf Schallwellen gestattet. Bei dieser Art von Abtaststeuerung werden augenblicklich alle Segmente des Abtastkopfes serienweise abgefühlt, sowie die Schallwelle sich längs des Abtastkopfes ausbreitet; von einer selektiven Aktivierung eines vorgegebenen Segmentes des Magnetkopfes unabhängig von der Länge des vorgegebenen Zeitraums ist hierbei aber nicht die Rede.

Im nachfolgenden Text wird wie üblich der magnetische Leitwert als Reziprokwert zum magnetischen Widerstand angesehen. Bei einem magnetischen Dünnfilm ist der magnetische Leitwert für den Magnetfluß in Richtung der Filmebene proportional der relativen Permeabilität und der Filmdicke. Unter dem Ausdruck "Sättigungsfeld" wird die magnetische Feldstärke H angesehen, die ausreichend ist, um eine wesentliche Abnahme zusätzlicher Permeabilität herbeizuführen. Permalloy als das gebräuchlichste Dünnfilm-Magnetmaterial läßt sich mit einer uniaxialen Anisotropie herstellen, die sich durch zueinander senkrecht liegender harter Achse und weicher Achse der Magnetisierung in der Filmebene auszeichnet. Erfolgt eine Magnetisierung längs der harten Achse, dann zeigt ein derartiger Permalloywerkstoff eine große konstante relative Permeabilität, in typischer Weise 5000, bis beim Erreichen des Sättigungsfeldes H, von typischerweise 2 Oersted ein Sättigungseffekt eintritt. Wird das angelegte Magnetfeld weiterverstärkt, dann ist die relative Permeabilitätszunähme sehr viel geringer als vor Erreichen des Sättigungswertes, nämlich etwa 100 mal kleiner.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung stützt sich auf uniaxiales Permalloy bzw. einen Ni-Fe-Co-FiIm, der dem Einfluß von Magnetfeldern ausgesetzt ist, die längs der harten Achse aus-

^ΪΟ973038 609886/0724

gerichtet sind. An dieser Stelle sei hervorgehoben, daß alle magnetischen Materialien Sättigungseffekte zeigen, wenn sie auch nicht so abrupt auftreten, als es in idealer Weise bei Permalloy der Fall ist; trotzdem können viele von diesen Materialien für die Zwecke der Erfindung auch geeignet sein.

Sine galvanomagnetische-Dünnfilm-Anordnung kann für eine Halleffekt-Abfühlanordnung ebensogut wie für eine magnetoresistive Abfühleinrichtung zweckmäßig sein.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Magnetfeldabfühlanordnung mit verbesserter Antwortcharakteristik bereitzustellen, die für viele Anwendungszwecke, wie z.B.- zur Erfassung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen _B Tastatürsteuerung, Magnetköpfe , geeignet ist.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Die erfindungsgemäße Struktur enthält also einen Magnetfühler, der einen vorgegebenen Wert der magnetischen Leitfähigkeit und einen vorgegebenen Wert des Sättigungsfeldes aufweist. Ein zugeordneter magnetisch sättigbarer Körper besitzt einen höheren magnetischen Leitfähigkeitswert als der oben erwähnte und ein geringeres magnetisches Sättigungsfeld wie es oben angegeben ist; hiermit hat also der Magnetfühler dank der Wechselwirkung mit diesem Magnetkörper einen Empfindlichkeitsbereich oberhalb eines vorgegebenen Feldpegels, hervorgerufen durch schwächere Felder, die durch den sättigbaren Magnetkörper absorbiert sind.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ergibt sich eine vorteilhafte Verwendung des mit dem sättigbaren Magnetkörper in Wechselwirkung stehenden Magnetfühlers, wenn die Wirkung einer veränderbaren Quelle eines Vormagnetisierungsfeldes vorliegt. In Längsrichtung des Magnetfühlers variiert das hierauf einwirkende Magnetfeld entweder infolge entsprechend abgestufter Querschnitts-

YO 973 038 G09886/0724

bereiche der veränderbaren Magnetfeldquelle oder des sättigbaren Magnetkörpers, was zur Anwendung bei einem Mehrspurmagnetkopf vorteilhaft sein kann. Andere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung lassen sich den Unteransprüchen entnehmen .

Anschließend wird nun die Erfindung mit Hilfe einer Ausführungsbeispielsbeschreibung anhand der unten aufgeführten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen magnetoresistiven Magnetfühler zusammen

mit einer magnetisch sättigbaren Abschirmung zur Erfassung eines Leiterfeldes mit Hilfe der angeschlossenen Meßeinrichtung

Fig. 2 eine graphische Darstellung, bei der die Widerstandsänderung ( AR) des in Fig. 1 gezeigten Magnetfehlers als Funktion des angelegten Vormagnetisierungsfeldes durch den Leiter aufgetragen ist

Fig. 3 einen magnetoresistiven Streifenmagnetkopf, wobei ein Vormagnetisierungsfeld-Leiter mit abgestuften Querschnittsbereichen variable Magnetfelder auf die sättigbare Abschirmung zur Einwirkung bringt

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 3

Fig. 5 eine graphische Darstellung mit einer Kurvenschar, bei der die Widerstandsänderung (Δ R) des in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Magnetkopfes als Funktion vom Vormagnetisierungsfeld-Leiter-

YO 973 038

609886/0724

strom (E) aufgetragen ist mit den verschiedenen Querschnittswerten als Parameter

Fig. 6 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel der Anordnung nach den Fign. 3 und 4, bei dem die abgestuften Querschnittsbereiche in der magnetisch sättigbaren Abschirmung vorgesehen sind.

Fig. 7 eine graphische Darstellung, bei der die Widerstandsänderung (δR) als Funktion der Feldstärke des angelegten Magnetfeldes beim Magnetkopf nach Fig. 6 aufgetragen ist, wobei als Parameter wiederum die verschiedenen Querschnittswerte dienen.

Fig. 8 einen magnetoresistiven Streifenmagnetkopf mit

abgestuften Breitenbereichen der magnetisch sättigbaren Abschirmung.

Fig. 9 einen Magnetfühler zur Erfassung magnetischer

zylindrischer Einzelwanddomänen unter Anwendung eines magnetisch sättigbaren Abschirmelements.

Fig. 10 den Magnetfühler gemäß der Erfindung in Anwendung für eine Schreibmaschinentaste.

Das Schema gemäß Fig. 1 zeigt einen magnetoresistiven Magnetfühler 10 zur Erfassung eines Magnetfeldes, wobei hier als Quelle der stromdurchflossene Leiter 11 zur Bereitstellung eines entsprechenden Magnetfeldes dient. Der Magnetfühler 10 liegt auf einer SiIiciumdioxidschicht 13. Auf der gegenüberliegenden Seite der SiIiciumdioxidschicht 13 befindet sich eine hochpermeable magnetische Schicht, wie z.B. Permalloy mit einem Sättigungsfeld H, von 2 Oe. Der Magnetfühler 10 hingegen besteht aus einem demgegenüber sehr viel geringer permeablen Material, wie z.B. Ni-Fe-Co, mit einem Sät-

YO 973 038

609886/0724

tigungsfeld H von 10 Oe. Die Magnetschicht 12 absorbiert wegen ihrer relativ hohen magnetischen Leitfähigkeit den überwiegenden Teil der vom Leiter 11 erzeugten Magnetfelder kleiner Feldstärke, so daß diese Magnetfelder auf den Magnetfühler 10 nicht zur Einwirkung kommen können. Jedoch vermögen stärkere Magnetfelder die Magnetschicht 12 zu sättigen, so daß sie dann von zunehmender Wirkung auf den Magnetfühler 10 werden, sowie ihre Feldstärke weiter anwächst.

Der Magnetfühler 10 ist an die elektrischen Zuführungsleitungen 14 und 15 angeschlossen. Die Zuführungsleitungen 14 und 15 stellen zusammen mit dem Magnetfühlung 10 einen Zweig der Wheatstone-Brücke 16 dar. Die Stromquelle 19 liegt in der Brückendiagonale und versorgt sowohl die Brücke als auch den Magnetfühler 10. Ist das vom Leiter 11 erzeugte Magnetfeld stark genug, dann ändert sich der Widerstand des Magnetfühlers 10 in Abhängigkeit von der Stärke dieses Magnetfeldes.

Fig. 2 zeigt eine erste gestrichelt gezeichnete Kurve, die für den Fall gilt, wenn der Magnetfühler 10 ohne magnetische Abschirmungsschicht 12 betrieben wird. Wird das Magnetfeld in seiner Feistärke in positiver oder negativer Richtung erhöht, dann ergibt sich eine Widerstandsänderung derart, daß Anstieg und Abfall von AR ein relativ scharfes Maximum einschließen. Die ausgezogene Kurve in der graphischen Darstellung nach Fig. 2 gilt für einen im Zusammenwirken mit einer magnetischen Abschirmungsschicht 12 betriebenen Magnetfühler 10. Hierbei zeigt sich, daß der Wert für AR in einem weiten Bereich der Feldstärke des angelegten Magnetfeldes konstant bleibt und zwar bis jeweils Sättigung der magnetischen Abschirmungsschicht 12 eintritt, zu welchem Zeitpunkt dann der Wert für AR gleich stark abfällt wie es die gestrichelte Kurve zeigt. Als Resultat zeigt sich, daß der Magnetfühler 1O unempfindlich für Variationen des angelegten Magnetfeldes bei einem begrenzten Bereich der magnetischen Feistärke ist, darüberhinaus aber jeweils auf einen scharfen Abfall anspricht. Die Magnetfeldabfühl-

YO 973 038 609886/0724

anordnung in Fig. 1 kann über einen Verstärker 17 ein Voltmeter 18 betreiben und/oder ein elektronisches Relais 20, und zwar in Abhängigkeit von in der Meßanordnung auftretenden Strompegeln_f gewissermaßen als Wandler zum An- und Abschalten in Funktion von Magnet feIdstärkenschwellenwerten.

In der in den Figuren 3 und 4 gezeigten Anordnung besitzt der Stromleiter 21 abgestufte Querschnittsbereiche, wobei, angefangen mit der geringsten Breite, der Bereich 22 10 pm, der Bereich 23 13 pm, der Bereich 24 20 pm und der Bereich 25 40 pm aufweisen. Eine parallel hierzu liegende Abschirmungsschicht 32 wird durch eine Isolierschicht 31 in einem vorgegebenen Abstand parallel zum Stromleiter 21 gehalten; ebenso ist die Magnetabschirmungsschicht 32 von der magnetoresistiven Streifenschicht 30 über den Isolierstreifen 33 ebenfalls wieder parallel liegend getrennt. Als Beispielswerte lassen sich für den Kupferstromleiter 21 eine Dicke von etwa 10 000 Ä; für die Isolierabstandsschicht 31, bestehend aus Siliciumdioxid, eine Breite von 50 000 8; für die Magnetabschirmungsschicht 32, bestehend aus Ni-Fe, eine Breite 200 Sy für die Isolierschicht 33 eine Dicke von 1000 8 und für den magnetoresistiven Streifen 30, bestehend aus Ni-Fe-Co, eine Dicke von 200 A angeben. Auch hier wiederum besitzt die Magnetabschirmungsschicht einen Sättigungswert H, von 2 Oersted, wohingegen der magnetoresistive Streifen 30 einen Sättigungswert H, von 10 Oersted aufweist.

Die in Fign. 3 und 4 gezeigte Anordnung gestattet eine Gleichspannungsabtastung mit z.B. sägezahnförmigem Verlauf, die über die Enden 34 und 35 des Stromleiters 21 zur Einwirkung gelangt, so daß eine mehr und mehr zunehmende magnetische Feldstärke über die Magnetabschirmungsschicht 32 auf den magnetoresistiven Streifen 30 zur Einwirkung gelangt. Vorausgesetzt, daß der Leiterabschnitt 22 einen gleichen Querschnitt wie der Leiter 11 in der Anordnung nach Fig. 1 besitzt und zwar bei gleichem Strom, ergibt sich ein Kurvenverlauf 38 wie in der graphischen Darstellung nach Fig.

^{Y0 973 O38} 609886/0724

5 für R gezeigt und zwar gemessen im magnetoresistiven Streifenabschnitt 42, wenn ein Strom I über den Leiter 21 übertragen wird. Es zeigt sich also eine Wirkung an den Klemmen 36 und 37 des magnetoresistiven Streifens 30 als Resultat des Stromflusses durch den Stromleiterabschnitt 22 mit Wirkung auf den magnetoresistiven Streifenabschnitt 42. Ähnliche Kurven 39, 40 und 41, die in der graphischen Darstellung nach Fig. 5 gestrichelt gezeichnet sind, ergeben sich aufgrund der Leiterabschnitte 23, 24 und 25 des Stromleiters 21. Hierbei ist festzuhalten, daß die breiteren Stromleiterabschnitte des Stromleiters 21 entsprechend schwächere Magnetfelder erzeugen als Stromleiterabschnitte jeweils geringeren Querschnitts. Rein rechnerisch ergibt sich für das Vormagnetisierungsfeld des Stromleiters 21 folgende Beziehung:

H = I/2W

Hierin bedeuten:

H^ die magnetische Feldstärke des Vormagnetisierungsfeldes W die Breite des Stromleiters

I die Stromstärke im Leiter

Daraus ergibt sich, daß die magnetische Feldstärke H^ für den 10jum breiten Stromleiterabschnitt 22 vier mal so groß ist als für den 40 um breiten Stromleiterabschnitt 25, wie es sich aus der Formel ergibt. Dies läßt sich auch anhand der graphischen Darstellung nach Fig. 5 feststellen, da ihren jeweiligen Abfall die Kurve 38 beim kleinsten Absolutwert und die gestrichelt gezeichneten Kurven 39 bis 41 bei höheren Absolutwerten besitzen.

So läßt sich, wie gewünscht, die Stromdichte im Stromleiter 21 variieren, um dementsprechend die magnetoresistiven Streifenabschnitte 42, 43, 44 oder 45 des magnetoresistiven Streifens 30 auf höchste Empfindlichkeit einzustellen, während die anderen magnetoresistiven Streifenabschnitte für entsprechend schwache Magnetfelder bei geringer Vormagnetisierung zur ünempfindlichkeit und zur totalen Unempfindlichkeit derjenigen Streifenabschnitte

YO 973 038

609886/0724

vormagnetisiert sind, die magnetisch gesättigt sind.

Unter dieser Voraussetzung und wenn beispielsweise Kurve 39 für einen Strom I₁ im Punkt 46 wirksam ist, kann der magnetoresistive Streifenabschnitt 43 des magnetoresistiven Streifens 30 zur Abfühlung eines Magnetfeldes dienen, das beispielsweise von einer Aufzeichnungsspur eines magnetischen Aufzeichnungsmediums ausgeht, die hiermit benachbart ist. Es sei darauf hingewiesen, daß bei Kurve 38 für die Stromstärke I₁ der Punkt 47 anstatt wie vorher der Punkt 46 gilt, so daß der magnetorestive Streifenabschnitt magnetisch gesättigt ist. Der ebenfalls für die Stromstärke I₁ geltende Punkt 48 auf den Kurven 40 und 41 entsprechend den magnetoresistiven Streifenabschnitten 44 und 45 zeigt, daß ebenfalls diese magnetoresistiven Streifenabschnitte für einen Strom I₁ im gleichen Maße unempfindlich sind. Auf diese Weise läßt es sich ermöglichen, daß ein Magnetkopf in fester Relativlage zum Aufzeichnungsmedium dazu dienen kann, einige unterschiedliche Aufzeichnungsspurpositionen abzutasten.

Die in Fig. 6 gezeigte,gegenüber vorher abgewandelte Anordnung besitzt einen Stromleiter 50 mit gleichbleibendem Querschnitt und einer Dicke von 20 000 8. Der magnetoresistive Abfühlstreifen 51, vorzugsweise bestehend aus Ni-Fe-Co, besitzt gleichfalls eine über die Länge gleichbleibende Dicke wie z.B. 200 8; jedoch hat die vorzugsweise aus Ni-Fe bestehende Abschirmmagnetschicht 52 abgestufte Querschnittsbereiche, beginnend mit einer Dicke von 200 8 im Abschnitt 53, 400 8 im Abschnitt 59, 600 8 im Abschnitt 55 und 800 8 im Abschnitt 56. Hierbei liegt der magnetoresistive Abfühlstreifen 51 zwischen dem Stromleiter 50 mit über der Länge konstanten Querschnitt und der magnetischen Abschirmschicht 52 mit gestuftem Querschnitt. Die magnetoresistiven Streifenabschnitte 53 bis 56 sind vorzugsweise jeweils 350 pm lang, so daß sich eine Gesamtlänge von 1400 jam ergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wächst das angelegte Magnetfeld zur Sättigung der Magnetabschirmungsschicht Abschnitte 53 bis 56 in direkter Abhängigkeit mit den Schichtdicken in den Bereichen 53 bis 56 an.

YO 973 038

609886/0724

Auch bei diesem Ausführungsbeispxel läßt sich der Strom durch den Leiter 50 auf verschiedene Pegel einstellen, um eine Abtastung vornehmen zu können, wobei die gewünschten benachbarten Abschnitte des magnetoresistiven Abfühlstreifens 51 sich gemäß der Kurvenschar R in Abhängigkeit von H^ in der graphischen Darstellung nach Fig. 7 aktivieren lassen. Mit Hilfe dieses Ausführungsbeispiels kann auch wieder eine Mehrspurabtastung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums durchgeführt werden. Mit anderen Worten, wenn der Stromleiter 50 bei gleichbleibender Stromdichte ein gleichförmiges Magnetfeld aufbaut, dann variiert dennoch das resultierende Schwellenmagnetfeld, wie es vom magnetoresistiven Abfühlstreifen 51 aus gesehen wird, längs seiner Länge; d.h. entsprechend jedem magnetoresistiven Abfühlstreifenabschnitt 53 bis 56 ist bei gleichbleibender Stromdichte im Stromleiter 50 die Ansprechempfindlichkeit oder die Vormagnetisierungsschwelle jeweils unterschiedlich. Spricht ein Abschnitt an, dann sind auch hier wiederum alle anderen Abschnitte ansprechunempfindlich für entsprechend schwache Fluktuationen des Magnetfeldes.

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Stromleiter 90 der magnetoresistive Abfühlstreifen 91 und die magnetische Abschirmung 92 alle von gleicher Dicke sind, jedoch ist die Breite der magnetischen Abschirmung abgestuft, so daß sich auch hier wiederum verschiedene Sättigungswerte für den Stromdurchgang im Stromleiter ergeben.

Fig. 9 zeigt einen Detektor für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen, wo der magnetoresistive Abfühler 100 in Flußkopplungsnähe mit der magnetischen Abschirmschicht 101 angeordnet ist, die ihrerseits einen Teil der magnetischen Schaltung darstellen kann. Die magnetische Abschirmungsschicht 101 absorbiert einen wesentlichen Anteil des sich in der Magnetfeldschichtebene zur Domänen-Weiterleitung drehenden magnetischen Feldes? aber ist im wesentlichen gesättigt beim Auftreten eines zusätzlichen Magnetflusses, bedingt durch das Erscheinen einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne in engster Nachbarschaft zum magnetoresi-

YO 973 038 609886/0724

stiven Abfühlstreifen 100, der über eine Isolierschicht 103 von der magnetischen Abschirmschicht 101 getrennt angeordnet ist.

Fig. 10 zeigt eine Schreibmaschinentaste 70, an deren Basis ein Permanentmagnet 71 angebracht ist. Die Federelemente 72 halten die Taste 70 mit dem daran befestigten permanenten Magneten 71 in Ruhelage im Abstand von der magnetischen Abschirmung 73 mit dem magnetoresistiven Magnetabfühler 74. Ein überlastungsdetektor ist somit bereitgestellt, vorausgesetzt, daß die Sättigung der magnetischen Abschirmung im wesentlichen beim vorgegebenen Stromschwellenwert erreicht ist.

Obgleich in obenstehenden Ausführungen der magnetoresistive Magnetabfühler so behandelt ist, als ob es sich um einen einfachen aus einem magnetischen Dünnfilm herausgeätzen Streifen handelte, so sind ohne weiteres auch andere Ausführungsformen zur Herbeiführung der erfindungsgemäßen Wirkung zu verwenden, wie z.B. in der US-Patentschrift 3 840 898 angegeben; dies gilt ebenso für Stromleitermuster zum Zwecke der Änderung des Stromflusses im Abfühler, wie z.B. im Vortrag 16-5 des "Digest of the Intermag Conference (IEEE)^w, 1975, angegeben? wobei auch Ätzen vorgesehen sein kann und zusätzliche Leiterzüge angebracht sein können, so daß der Magnetabfühler gleichzeitig mehrere Elemente der Brückenschaltung aufweist. Auch eine 4-Leiteranordnung unter Verwendung des sogenannten "planaren Hall-Effektes" oder des üblichen Hall-Effektes läßt sich verwenden. Desweiteren läßt sich jeder galvanomagnetische Abfühler, bestehend aus einem magnetischen Dünnfilm, für den einfachen magnetoresistiven Streifen, wie er oben beschrieben ist, verwenden. Ganz besonders wird darauf hingewiesen, daß die Auflagereihenfolge des Magnetabfühlers und der Magnetabschirmungsschichten bei vielen Anwendungsfällen nicht kritisch ist und dementsprechend auch gegenüber dem hier beschriebenen umgekehrt werden kann, vorausgesetzt allerdings, daß eine weitgehende Flußkopplungsnähe gewährleistet ist.

YO 973 038 609886/0724

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1j Magnetfühler zur Erfassung von örtlichen Magnetfeldern, bestehend aus einem Körper mit vorgegebener magnetischer Leitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß dem Magnetfühler ein Körper mit wesentlich höherer magnetischer Leitfähigkeit zur magnetischen Abschirmung zugeordnet ist, wobei der Magnetfühler oberhalb einer vorgegebenen Stärke des jeweiligen Magnetfeldes anspricht, das bei Sättigung vom Körper relativ hoher magnetischer Leitfähigkeit absorbiert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Magnetfühler aus einer galvanomagnetischen Dünnfilmanordnung besteht.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Magnetfühler aus einem magnetoresistiven Streifen besteht.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der magnetoresistive Streifen als Dünnfilm auf einen Dünnfilm von im wesentlichen nicht magnetischem Material aufgebracht ist, wobei der Körper mit relativ hoher magnetischer Leitfähigkeit als Schicht auf der anderen Seite des nichtmagnetischen Dünnfilms aufgebracht ist.
5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

daß eine Magnetfeldquelle mit räumlich unterschiedlicher Magnetfeldstärke dem Magnetfühler und dem Körper hoher magnetischer Leitfähigkeit zugeordnet ist, derart, daß sich eine Magnetfeldstärkenverteilung längs des Magnetfühlers mit unterschiedlichen Feldstärken ergibt.

^{Y0 973 O38} 609886 /072
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Magnetfeldquelle aus einem Streifen mit aufeinanderfolgend unterschiedlichen Querschnittsbereichen besteht .
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß zur Bereitstellung unterschiedlicher Stärken des Magnetfeldes längs des Magnetfühlers der dem Magnetfühler zugeordnete Körper hoher magnetischer Leitfähigkeit aus aufeinanderfolgenden Bereichen unterschiedlichen Querschnitts längs des Magnetfühlers besteht.
8. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die Magnetfeldquelle aus einem Stromleiter mit abgestuften Querschnittsbereichen besteht, indem aufeinanderfolgend zunehmende Querschnitte vorgesehen sind, wobei jeweils ein Querschnittsbereich zur Erfassung einer magnetischen Aufzeichnungsspur seitens des Magnetfühlers zugeordnet ist.
9. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Körper hohen magnetischen Leitwertes aus einem Dünnfilm hoher Permeabilität besteht, dessen Querschnitt längs der Längsrichtung des Magnetfühlers stufenweise anwächst, so daß sich eine entsprechende Anzahl von Magnetfühlerabschnitten entsprechend den jeweils zugeordneten Spuren eines magnetischen Aufzeichnungsmediums ergibt.
10. Anordnung mindestens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Magnetfühler aus einem ferromagnetischen Metall wie Ni-Fe als Dünnfilm besteht, dessen Enden mit elektrischen Anschlüssen versehen sind, daß elektrisch isoliert hiervon längs dieses magnetoresistiven Dünnfilms ein zwei-

^{Y0 973 O38} 609886/072

ter hochpermeabler Filmstreifen aufgebracht ist, wobei eine Stromquelle zum Anschluß an den magnetoresistiven Dünnfilmstreifen vorgesehen ist und andererseits Auswerteeinrichtungen angeschlossen sind, um Widerstandsänderungen im magnetoresistiven Dünnfilm erfassen zu können derart, daß der durch den das zu erfassende Magnetfeld erzeugende Stromleiter fließende Strom keine ausreichende Magnetfeld bereitzustellen vermag, um den hochpermeablen Filmstreifen sättigen zu können und derart, daß die zur Sättigung des magnetoresistiven Streifens erforderliche interne Magnetfeldstärke zumindest zweimal so groß ist als die zur Sättigung des hochpermeablen Filmstreifens erforderliche Magnetfeldstärke.
11. Anordnung mindestens nach Anspruch 1 zur Verwendung in einer alphanumerischen Tastatur, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Taste gegenüber dem magnetischen Körper hoher Permeabilität ein permanenter Magnet angeordnet ist, der in Betätigungslage der Taste auf den Körper hoher Permeabilität zur Auflage kommt, der seinerseits den Magnetabfühler abdeckt«.
12. Anordnung zur Bereitstellung eines magnetoresistiven Abfühlkopfes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster magnetoresistiver Dünnfilm unmittelbar dem magnetischen Aufzeichnungsmedium gegenüberliegend vorgesehen ist,

daß eine magnetische Nebenschlußschicht permeablen Materials hierauf angeordnet ist, daß Mittel zum Anlegen eines Magnetfeldes an diese Dünnschicht und die magnetischen Nebenschlußschicht vorgesehen sind,

daß die magnetische Nebenschlußschicht mitsamt der magnetoresistiven Schicht in ihrer Längsrichtung unterschiedliche Flußkopplungsbeziehungen mit dem Magnetfeld in Abhängigkeit von der LängserStreckung des Laminats, beste-

YO 973 038 _Λ__ΛftΛ

609886/0724

hend aus magnetoresistiver Dünnschicht und-^ochgermeabler Schicht aufweist, ~~~

daß diese magnetische Nebenschlußschicht zur Abschirmung von Magnetfeldern, deren Feldstärke unterhalb eines Minimalwerts liegt, dient, und daß diese magnetische Nebenschlußschicht oberhalb eines vorgegebenen magnetischen Feldstärkewertes gesättigt ist und zwar jeweils unterschiedlich für verschiedene Abstände in der Längsrichtung, so daß die vorgegebenen Minimal- und Maximalwerte der Feldstärke in Längsrichtung des Laminats variieren, mit der Wirkung, daß jeweils ein Flußkopplungsfenster in der magnetoresistiven Dünnschicht zwischen Maximal- und Minimalwert der Feldstärke für ein jeweiliges Längssegment des Laminats aktivierbar ist und zwar in Abhängigkeit von der Stärke des angelegten Magnetfeldes.

y4. Anordnung gekennzeichnet mindestens nach Anspruch 1 durch die Verwendung zur Erfassung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen.

Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß bei einem Stromleiter mit über seiner Länge konstantem Querschnitt der magnetoresistive Abfühlstreifen parallel hierzu verlaufend angeordnet ist und daß der Streifen relativ hoher Permeabilität mit abgestuft zunehmendem Querschnitt, wobei jede Querschnittsstufe einen Erfassungs abschnitt des magnetoresistiven Streifens darstellt, auf der gegenüberliegenden Seite des magnetoresistiven Streifens angeordnet ist, so daß der magnetoresistive Streifen zwischen Stromleiter und Streifen hoher Permeabilität zu liegen kommt.

Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

YO 973 038

609886/0724

daß der magnetoresistive Dünnfilmstreifen auf einer Seite eines Dünnfilms, bestehend aus im wesentlichen nichtmagnetischem Material, aufgebracht ist und daß die Schicht hoher magnetischer Permeabilität auf der gegenüberliegenden Seite des Streifens nichtmagnetischen Materials angeordnet ist.

YO 973 038 _ _rtΛ__Λ

609886/0724

Le e rs e11 e